Abstract

We describe what are to our knowledge the first in vivo measurements of human retinal structure with optical coherence tomography. These images represent the highest depth resolution in vivo retinal images to date. The tomographic system, image-processing techniques, and examples of high-resolution tomographs and their clinical relevance are discussed.

© 1993 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. R. C. Youngquist, S. Carr, D. E. N. Davies, Opt. Lett. 12, 158 (1987).
    [CrossRef] [PubMed]
  2. K. Takada, I. Yokohama, K. Chida, J. Noda, Appl. Opt. 26, 1063 (1987).
  3. H. H. Gilgen, R. P. Novak, R. P. Salathé, W. Hodel, P. Beaud, J. Lightwave Technol. 7, 1225 (1989).
    [CrossRef]
  4. A. F. Fercher, K. Mengedoht, W. Werner, Opt. Lett. 13, 186 (1988).
    [CrossRef] [PubMed]
  5. C. K. Hitzenberger, W. Drexler, C. Dolezal, F. Skorpik, M. Juchem, A. F. Fercher, H. D. Gnad, Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 33, 1886 (1993).
  6. D. Huang, J. Wang, C. P. Lin, C. A. Puliafito, J. G. Fujimoto, Lasers Surg. Med. 11, 419 (1991).
    [CrossRef] [PubMed]
  7. E. A. Swanson, D. Huang, M. R. Hee, J. G. Fujimoto, C. P. Lin, C. A. Puliafito, Opt. Lett. 17, 151 (1992).
    [CrossRef] [PubMed]
  8. M. R. Hee, D. Huang, E. A. Swanson, J. G. Fujimoto, J. Opt. Soc. Am. B 9, 903 (1992).
    [CrossRef]
  9. X. Clivaz, F. Marquis-Weible, R. P. Salathé, R. P. Novak, H. H. Gilgen, Opt. Lett. 17, 4 (1992).
    [CrossRef] [PubMed]
  10. D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
    [CrossRef] [PubMed]
  11. J. A. Izatt, M. R. Hee, D. Huang, J. G. Fujimoto, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, C. A. Puliafito, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 1877, 136 (1993).
  12. The ocular safe exposure standard for permanent intrabeam viewing of 830-nm light assuming no scanning and a full 7-mm pupil aperture is 200 μW (ANSI Z136; American National Standards Institute, 1986).
  13. R. H. Webb, G. W. Hughes, F. C. Delori, Appl. Opt. 26, 1492 (1987).
    [CrossRef] [PubMed]
  14. J. F. Bille, A. W. Dreher, G. Zinser, in Noninvasive Diagnostic Techniques in Ophthalmology, S. J. Masters, ed. (Springer-Verlag, New York, 1990), p. 528.
    [CrossRef]
  15. A. Sommer, Am. J. Ophthalmol. 180, 485 (1989).
  16. H. A. Quigley, E. M. Addicks, Arch. Ophthalmol. 100, 807 (1982).
    [CrossRef] [PubMed]

1993

C. K. Hitzenberger, W. Drexler, C. Dolezal, F. Skorpik, M. Juchem, A. F. Fercher, H. D. Gnad, Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 33, 1886 (1993).

J. A. Izatt, M. R. Hee, D. Huang, J. G. Fujimoto, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, C. A. Puliafito, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 1877, 136 (1993).

1992

1991

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

D. Huang, J. Wang, C. P. Lin, C. A. Puliafito, J. G. Fujimoto, Lasers Surg. Med. 11, 419 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

1989

A. Sommer, Am. J. Ophthalmol. 180, 485 (1989).

H. H. Gilgen, R. P. Novak, R. P. Salathé, W. Hodel, P. Beaud, J. Lightwave Technol. 7, 1225 (1989).
[CrossRef]

1988

1987

1982

H. A. Quigley, E. M. Addicks, Arch. Ophthalmol. 100, 807 (1982).
[CrossRef] [PubMed]

Addicks, E. M.

H. A. Quigley, E. M. Addicks, Arch. Ophthalmol. 100, 807 (1982).
[CrossRef] [PubMed]

Beaud, P.

H. H. Gilgen, R. P. Novak, R. P. Salathé, W. Hodel, P. Beaud, J. Lightwave Technol. 7, 1225 (1989).
[CrossRef]

Bille, J. F.

J. F. Bille, A. W. Dreher, G. Zinser, in Noninvasive Diagnostic Techniques in Ophthalmology, S. J. Masters, ed. (Springer-Verlag, New York, 1990), p. 528.
[CrossRef]

Carr, S.

Chang, W.

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Chida, K.

K. Takada, I. Yokohama, K. Chida, J. Noda, Appl. Opt. 26, 1063 (1987).

Clivaz, X.

Davies, D. E. N.

Delori, F. C.

Dolezal, C.

C. K. Hitzenberger, W. Drexler, C. Dolezal, F. Skorpik, M. Juchem, A. F. Fercher, H. D. Gnad, Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 33, 1886 (1993).

Dreher, A. W.

J. F. Bille, A. W. Dreher, G. Zinser, in Noninvasive Diagnostic Techniques in Ophthalmology, S. J. Masters, ed. (Springer-Verlag, New York, 1990), p. 528.
[CrossRef]

Drexler, W.

C. K. Hitzenberger, W. Drexler, C. Dolezal, F. Skorpik, M. Juchem, A. F. Fercher, H. D. Gnad, Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 33, 1886 (1993).

Fercher, A. F.

C. K. Hitzenberger, W. Drexler, C. Dolezal, F. Skorpik, M. Juchem, A. F. Fercher, H. D. Gnad, Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 33, 1886 (1993).

A. F. Fercher, K. Mengedoht, W. Werner, Opt. Lett. 13, 186 (1988).
[CrossRef] [PubMed]

Flotte, T.

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Fujimoto, J. G.

J. A. Izatt, M. R. Hee, D. Huang, J. G. Fujimoto, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, C. A. Puliafito, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 1877, 136 (1993).

M. R. Hee, D. Huang, E. A. Swanson, J. G. Fujimoto, J. Opt. Soc. Am. B 9, 903 (1992).
[CrossRef]

E. A. Swanson, D. Huang, M. R. Hee, J. G. Fujimoto, C. P. Lin, C. A. Puliafito, Opt. Lett. 17, 151 (1992).
[CrossRef] [PubMed]

D. Huang, J. Wang, C. P. Lin, C. A. Puliafito, J. G. Fujimoto, Lasers Surg. Med. 11, 419 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Gilgen, H. H.

X. Clivaz, F. Marquis-Weible, R. P. Salathé, R. P. Novak, H. H. Gilgen, Opt. Lett. 17, 4 (1992).
[CrossRef] [PubMed]

H. H. Gilgen, R. P. Novak, R. P. Salathé, W. Hodel, P. Beaud, J. Lightwave Technol. 7, 1225 (1989).
[CrossRef]

Gnad, H. D.

C. K. Hitzenberger, W. Drexler, C. Dolezal, F. Skorpik, M. Juchem, A. F. Fercher, H. D. Gnad, Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 33, 1886 (1993).

Gregory, K.

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Hee, M. R.

J. A. Izatt, M. R. Hee, D. Huang, J. G. Fujimoto, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, C. A. Puliafito, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 1877, 136 (1993).

E. A. Swanson, D. Huang, M. R. Hee, J. G. Fujimoto, C. P. Lin, C. A. Puliafito, Opt. Lett. 17, 151 (1992).
[CrossRef] [PubMed]

M. R. Hee, D. Huang, E. A. Swanson, J. G. Fujimoto, J. Opt. Soc. Am. B 9, 903 (1992).
[CrossRef]

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Hitzenberger, C. K.

C. K. Hitzenberger, W. Drexler, C. Dolezal, F. Skorpik, M. Juchem, A. F. Fercher, H. D. Gnad, Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 33, 1886 (1993).

Hodel, W.

H. H. Gilgen, R. P. Novak, R. P. Salathé, W. Hodel, P. Beaud, J. Lightwave Technol. 7, 1225 (1989).
[CrossRef]

Huang, D.

J. A. Izatt, M. R. Hee, D. Huang, J. G. Fujimoto, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, C. A. Puliafito, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 1877, 136 (1993).

M. R. Hee, D. Huang, E. A. Swanson, J. G. Fujimoto, J. Opt. Soc. Am. B 9, 903 (1992).
[CrossRef]

E. A. Swanson, D. Huang, M. R. Hee, J. G. Fujimoto, C. P. Lin, C. A. Puliafito, Opt. Lett. 17, 151 (1992).
[CrossRef] [PubMed]

D. Huang, J. Wang, C. P. Lin, C. A. Puliafito, J. G. Fujimoto, Lasers Surg. Med. 11, 419 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Hughes, G. W.

Izatt, J. A.

J. A. Izatt, M. R. Hee, D. Huang, J. G. Fujimoto, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, C. A. Puliafito, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 1877, 136 (1993).

Juchem, M.

C. K. Hitzenberger, W. Drexler, C. Dolezal, F. Skorpik, M. Juchem, A. F. Fercher, H. D. Gnad, Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 33, 1886 (1993).

Lin, C. P.

J. A. Izatt, M. R. Hee, D. Huang, J. G. Fujimoto, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, C. A. Puliafito, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 1877, 136 (1993).

E. A. Swanson, D. Huang, M. R. Hee, J. G. Fujimoto, C. P. Lin, C. A. Puliafito, Opt. Lett. 17, 151 (1992).
[CrossRef] [PubMed]

D. Huang, J. Wang, C. P. Lin, C. A. Puliafito, J. G. Fujimoto, Lasers Surg. Med. 11, 419 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Marquis-Weible, F.

Mengedoht, K.

Noda, J.

K. Takada, I. Yokohama, K. Chida, J. Noda, Appl. Opt. 26, 1063 (1987).

Novak, R. P.

X. Clivaz, F. Marquis-Weible, R. P. Salathé, R. P. Novak, H. H. Gilgen, Opt. Lett. 17, 4 (1992).
[CrossRef] [PubMed]

H. H. Gilgen, R. P. Novak, R. P. Salathé, W. Hodel, P. Beaud, J. Lightwave Technol. 7, 1225 (1989).
[CrossRef]

Puliafito, C. A.

J. A. Izatt, M. R. Hee, D. Huang, J. G. Fujimoto, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, C. A. Puliafito, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 1877, 136 (1993).

E. A. Swanson, D. Huang, M. R. Hee, J. G. Fujimoto, C. P. Lin, C. A. Puliafito, Opt. Lett. 17, 151 (1992).
[CrossRef] [PubMed]

D. Huang, J. Wang, C. P. Lin, C. A. Puliafito, J. G. Fujimoto, Lasers Surg. Med. 11, 419 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Quigley, H. A.

H. A. Quigley, E. M. Addicks, Arch. Ophthalmol. 100, 807 (1982).
[CrossRef] [PubMed]

Salathé, R. P.

X. Clivaz, F. Marquis-Weible, R. P. Salathé, R. P. Novak, H. H. Gilgen, Opt. Lett. 17, 4 (1992).
[CrossRef] [PubMed]

H. H. Gilgen, R. P. Novak, R. P. Salathé, W. Hodel, P. Beaud, J. Lightwave Technol. 7, 1225 (1989).
[CrossRef]

Schuman, J. S.

J. A. Izatt, M. R. Hee, D. Huang, J. G. Fujimoto, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, C. A. Puliafito, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 1877, 136 (1993).

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Skorpik, F.

C. K. Hitzenberger, W. Drexler, C. Dolezal, F. Skorpik, M. Juchem, A. F. Fercher, H. D. Gnad, Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 33, 1886 (1993).

Sommer, A.

A. Sommer, Am. J. Ophthalmol. 180, 485 (1989).

Stinson, W. G.

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Swanson, E. A.

J. A. Izatt, M. R. Hee, D. Huang, J. G. Fujimoto, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, C. A. Puliafito, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 1877, 136 (1993).

M. R. Hee, D. Huang, E. A. Swanson, J. G. Fujimoto, J. Opt. Soc. Am. B 9, 903 (1992).
[CrossRef]

E. A. Swanson, D. Huang, M. R. Hee, J. G. Fujimoto, C. P. Lin, C. A. Puliafito, Opt. Lett. 17, 151 (1992).
[CrossRef] [PubMed]

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Takada, K.

K. Takada, I. Yokohama, K. Chida, J. Noda, Appl. Opt. 26, 1063 (1987).

Wang, J.

D. Huang, J. Wang, C. P. Lin, C. A. Puliafito, J. G. Fujimoto, Lasers Surg. Med. 11, 419 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Webb, R. H.

Werner, W.

Yokohama, I.

K. Takada, I. Yokohama, K. Chida, J. Noda, Appl. Opt. 26, 1063 (1987).

Youngquist, R. C.

Zinser, G.

J. F. Bille, A. W. Dreher, G. Zinser, in Noninvasive Diagnostic Techniques in Ophthalmology, S. J. Masters, ed. (Springer-Verlag, New York, 1990), p. 528.
[CrossRef]

Am. J. Ophthalmol.

A. Sommer, Am. J. Ophthalmol. 180, 485 (1989).

Appl. Opt.

R. H. Webb, G. W. Hughes, F. C. Delori, Appl. Opt. 26, 1492 (1987).
[CrossRef] [PubMed]

K. Takada, I. Yokohama, K. Chida, J. Noda, Appl. Opt. 26, 1063 (1987).

Arch. Ophthalmol.

H. A. Quigley, E. M. Addicks, Arch. Ophthalmol. 100, 807 (1982).
[CrossRef] [PubMed]

Invest. Ophthalmol. Vis. Sci.

C. K. Hitzenberger, W. Drexler, C. Dolezal, F. Skorpik, M. Juchem, A. F. Fercher, H. D. Gnad, Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 33, 1886 (1993).

J. Lightwave Technol.

H. H. Gilgen, R. P. Novak, R. P. Salathé, W. Hodel, P. Beaud, J. Lightwave Technol. 7, 1225 (1989).
[CrossRef]

J. Opt. Soc. Am. B

Lasers Surg. Med.

D. Huang, J. Wang, C. P. Lin, C. A. Puliafito, J. G. Fujimoto, Lasers Surg. Med. 11, 419 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Opt. Lett.

Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng.

J. A. Izatt, M. R. Hee, D. Huang, J. G. Fujimoto, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, C. A. Puliafito, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 1877, 136 (1993).

Science

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Other

The ocular safe exposure standard for permanent intrabeam viewing of 830-nm light assuming no scanning and a full 7-mm pupil aperture is 200 μW (ANSI Z136; American National Standards Institute, 1986).

J. F. Bille, A. W. Dreher, G. Zinser, in Noninvasive Diagnostic Techniques in Ophthalmology, S. J. Masters, ed. (Springer-Verlag, New York, 1990), p. 528.
[CrossRef]

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (6)

Fig. 1
Fig. 1

Schematic of high-speed OCDR system. The system consists of a fiber-optic Michelson interferometer with a superluminescent diode source. High scanning speed is achieved by use of a fast slewing reference mirror. The optical ranging signal is derived by demodulation of the interferometer output at the Doppler frequency. A-D, analog-to-digital converter.

Fig. 2
Fig. 2

Schematic of modified slit-lamp biomicroscope. The dichroic mirror combines OCT and the microscope path. Two galvanometric beam-steering devices provide lateral scan (only one axis is shown for simplicity). The 90-mm focusing lens, in combination with the 60-D Volk lens, is designed so as to image the scanning pupil at the patient pupil to eliminate beam shear.

Fig. 3
Fig. 3

Result of cross correlating adjacent scans to form an estimate of the motion-induced artifacts during the image acquisition of Plate II. Also shown is the result of spatially filtering motion to form estimates of the selective frequencies.

Plate I
Plate I

Optical coherence tomograph of human retina in the macular region in vivo. Identifiable structure includes the vitreous region, retina, retinal nerve fiber layer (RNFL), fovea, choriocapillaris, inner and outer plexiform layers (IPL, OPL), photoreceptor layer (RPL), and sclera.

Plate II
Plate II

Unprocessed image corresponding to Plate I.

Plate III
Plate III

In vivo optical coherence tomograph of the optic nerve head taken perpendicular to the papillomacular axis. Identifiable structures include retinal nerve fiber layer (RNFL), choroid, and optic disk profile.

Equations (1)

Equations on this page are rendered with MathJax. Learn more.

T acq = scan depth scan velocity no . transverse pixels ,

Metrics